如图所示,一个质量为m=2.0×10 -11 kg,电荷量为q=1.0×10 -5 C的带正电粒子P(重力忽略不计),从

如图所示,一个质量为m=2.0×10 -11 kg,电荷量为q=1.0×10 -5 C的带正电粒子P(重力忽略不计),从静止开始经U 1 =100V电压加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场,偏转电场的电压为U 2 .金属板长L=20cm,两板间距d=20cm,上极板带正电,下极板带负电.粒子经过偏转电场后进入右侧垂直纸面向里的水平匀强磁场中,位于磁场左侧的理想边界紧邻偏转电场,磁场中其余区域没有边界.磁场磁感应强度为B.求:
(1)微粒进入偏转电场时的速度大小?
(2)若粒子一定会由偏转电场进入磁场中,偏转电压U 2 满足什么条件?
(3)在(2)前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入偏转电场,则磁感应强度B应满足什么条件?
lnyf 1年前 已收到1个回答 举报

siusiu_yang 幼苗

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(1)微粒在加速电场中运动过程,由动能定理得:
qU 1 =
1
2 m
v 20 ,
解得 v 0 =

2q U 1
m =

2×1×1 0 -5 ×100
2×1 0 -11 m/s=1×10 4 m/s
(2)粒子在偏转电场中,有:
L=v 0 t
y=
1
2 a t 2
又a=
q U 2
md
由以上各式得:y=
U 2 L 2
4 U 1 d
若粒子一定会由偏转电场进入磁场中,必须满足:y≤
d
2
则得:U 2
2 U 1 d 2
L 2 =
2×100×0. 2 2
0. 2 2 V=200V,即U 2 ≤200V.
(3)当粒子以速度v与水平成θ进入磁场时,将在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则得:
qvB=m
v 2
r ,则得,轨道半径为 r=
mv
qB
进入磁场与离开磁场的位置间的距离为x,则 x=2rcosθ=
2mvcosθ
qB
粒子在偏转电场中做类平抛运动,有:vcosθ=v 0
所以x=
2m v 0
qB 是定值.
若粒子不再第二次进入偏转电场,当y=
d
2 时,有x>d,即
2m v 0
qB >d,
得 B<
2m v 0
qd
代入数据解得,B<0.2T
答:(1)微粒进入偏转电场时的速度大小是1×10 4 m/s.
(2)若粒子一定会由偏转电场进入磁场中,偏转电压U 2 满足条件是U 2 ≤200V..
(3)在(2)前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入偏转电场,则磁感应强度B应满足条件是B<0.2T.

1年前

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